ĐẠI CƯƠNG VIRUS (VI SINH)

ĐẠI CƯƠNG VIRUS Mục tiêu học tập Trình bày đặc điểm , kích thước, hình thể cấu trúc virus Trình bày nhân lên virus hậu nhân lên virus tế bào Trình bày phương pháp nuôi cấy virus I SƠ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT HIỆN VIRUS Năm 1796 E.Jenner: vaccin đậu mùa L.Pasteur: vaccin dại Năm 1892 D.I Ivanovski: mầm bệnh gây bệnh khảm thuốc Năm 1898 M.W.Beijerinck Năm 1898 F.Loeffler P.Frosch chứng tác nhân gây bệnh lở mồm long móng bị Năm 1915 - 1917 F.W.Twort F.H d’Hérelle phát Bacteriophage Từ năm 1940 trở kính hiển vi điện tử phép quan sát hình dạng thành phần cấu trúc virus II NHỮNG ĐẶC ĐIỂM CỦA VIRUS Virus tác nhân nhiễm trùng nhỏ ( đường kính từ 20 - 300 nm ) lọt qua lọc vi khuẩn, có cấu tạo đơn giản “Virus đơn vị sinh vật học đặc biệt, có khả biểu tính chất sống, với điều kiện tìm thấy tế bào sống cảm thụ điều kiện cần thiết cho nhân lên” Virus có đặc điểm sau đây: - Virus chứa loại axit nucleic : ADN ARN, không chứa đồng thời - Nhân lên cách chép từ vật liệu di truyền chúng, không phân chia phân đôi vi khuẩn - Ký sinh bắt buộc tế bào sống, chúng dựa vào nguồn lượng máy tế bào để tổng hợp protein - Virus tổng hợp thành phần chúng cách riêng rẽ sau tự lắp ráp với để tạo thành hạt virus - Virus không nhạy cảm với kháng sinh thơng thường III KÍCH THƯỚC, HÌNH THỂ VÀ CẤU TRÚC CỦA VIRUS Kích thước Virus có kích thước nhỏ bé, qua lọc vi khuẩn Chính mà quan sát thấy virus qua kính hiển vi điện tử Đơn vị đo kích thước virus nanomet (nm) nm =1/1000 micromet Mỗi loại virus có kích thước định (từ 20-300 nm) không thay đổi suốt trình phát triển Hình thể Phần lớn virus có hình thể định, đặc trưng cho lồi virus Một số loại hình thể virus thường gặp: -Hình cầu : virus cúm, sởi, bại liệt -Hình khối đa diện : Adenovirus, Papovavirus -Hình que : virus khảm thuốc -Hình viên gạch : virus đậu mùa -Hình dùi trống (đinh ghim): phage T2 E.coli Hình 1.1 Cấu trúc virus viêm gan B Cấu trúc Virus có cấu trúc đơn giản, khơng có cấu tạo tế bào Tất hạt virus có thành phần : axit nucleic thành phần mang mật mã di truyền virus capsid vó protein bao quanh axit nucleic Lõi axit nucleic capsid hợp lại tạo thành nucleocapsid Đối với số virus, nucleocapsid bao quanh vó lipit hay lipoprotein gọi bao ngồi (envelope peplos) Theo phân loại nay, virus người động vật chia thành 20 họ khác : họ virus chứa ADN 13 họ virus chứa ARN Các họ virus chứa ADN gồm có: - Parvoviridae - Iridoviridae - Papovaviridae - Hepadnaviridae - Adenoviridae - Herpesviridae - Poxviridae Các họ virus chứa ARN gồm có: - Reoviridae - Rhabdovirid - Picornaviridae - Caliciviridae - Filoviridae - Arenaviridae - Togaviridae - Coronaviridae - Flaviviridae - Orthomyxoviridae - Paramyxoviridae - Bunyavirida - Retroviridae V SỰ NHÂN LÊN CỦA VIRUS  Virus khơng có q trình trao đổi chất, khơng có khả tự nhân lên ngồi tế bào sống Vì nhân lên virus thực tế bào sống nhờ vào trao đổi chất tế bào chủ Điều cho thấy tính ký sinh virus tế bào sống bắt buộc  Sự nhân lên virus trình phức tạp, axit nucleic virus giữ vai trị chủ đạo truyền đạt thông tin di truyền chúng cho tế bào chủ Virus hướng trình trao đổi chất tế bào chủ sang việc tổng hợp hạt virust Nói chung q trình nhân lên virus tế bào chia thành giai đoạn  Sự hấp phụ virus vào bề mặt tế bào Sự hấp phụ xảy cấu trúc đặc hiệu bề mặt hạt virus gắn vào thụ thể (receptor ) đặc hiệu với virus nằm bề mặt tế bào  Sự xâm nhập virus vào tế bào Các virus động vật sau gắn vào thụ thể đặc hiệu bề mặt tế bào cảm thụ xâm nhập vào tế bào theo chế ẩm bào Sự tổng hợp thành phần cấu trúc virus  - Ở virus chứa ADN hai sợi: thông tin di truyền virus chép từ ADN sang ARN thông tin Các ARN thông tin virus đóng vai trị truyền tin để tạo ADN protein virus  - Ở virus chứa ARN sợi dương: thông tin di truyền virus mã hóa phân tử ARN chép sang ARN bổ sung nhờ có ARN polymerase phụ thuộc ARN từ chúng làm khuôn mẫu để tạo ARN virus Đồng thời ARN virus đóng vai trị ARN thông tin để tổng hợp nên protein virus  - Ở virus chứa ARN có men chép ngược: thông tin di truyền mã hóa ARN virus chép ngược để tạo ADN trung gian nhờ có enzyme chép ngược (reverse transcriptase; ADN polymerase phụ thuộc ARN).Từ ADN trung gian mã thông tin di truyền virus chép sang ARN thơng tin, từ chúng tiếp tục chép để tổng hợp ARN virus protein virus Sự lắp ráp thành phần virus  Sau thành phần virus tổng hợp tích lũy phong phú tế bào chủ bắt đầu trình lắp ráp Hình chế lắp ráp thành phần virion xảy tự phát kết tương tác phân tử đặc biệt cao phân tử capsid với axit nucleic virus để tạo thành virion  Việc lắp ráp tạo virus hoàn chỉnh ( virion) lắp ráp sai tạo virus khơng hồn chỉnh (hạt DIP) tạo virus giả (Pseudovirion)  Sự giải phóng hạt virus khỏi tế bào  Virus thoát khỏi tế bào chủ theo nhiều kiểu khác tùy theo loài virus  Nhiều virus giải phóng theo kiểu phá vỡ màng tế bào làm hủy hoại tế bào virus đồng loạt phóng thích Hoặc giải phóng nhờ xuất bào (exocytosis) qua rãnh đặc biệt mà không làm hủy hoại tế bào chủ  Các virus có bao ngồi giải phóng theo kiểu nẩy chồi qua chổ đặc biệt màng tế bào chủ virus nhận phần màng tế bào chủ  Thời gian nhân lên virus thường ngắn nhiều so với vi khuẩn.Ví dụ từ virus ban đầu, tế bào bị nhiễm virus cúm tạo hàng nghìn virus sau khoảng -  VI HẬU QUẢ CỦA SỰ NHÂN LÊN CỦA VIRUS TRONG TẾ BÀO  Khi virus xâm nhập nhân lên tế bào để tạo hệ virus gây nhiều hậu khác tùy thuộc vào bàn chất sinh học tế bào virus      1.Tế bào bị hủy hoại Tế bào bị tổn thương nhiễm sắc thể 2.1 Dị tật bẩm sinh, thai chết lưu 2.2 Tế bào tăng sinh vô hạn tạo khối u Tạo tiểu thể đặc trưng cho virus khác       Tạo hạt virus khơng hồn chỉnh (DIP: Defective interfering particles) Các hậu tích hợp genom virus vào ADN tế bào chủ Axít nucleic virus tích hợp vào ADN tế bào chủ dẫn tới hậu khác nhau: - Chuyển thể tế bào (transformation) gây nên khối u ung thư - Làm thay đổi kháng nguyên bề mặt tế bào - Làm thay đổi số tính chất tế bào - Tế bào trở thành tế bào sinh tan Kích thích tế bào tổng hợp Interferon Interferon glycoprotein có trọng lượng phân tử khoảng 17.000 - 25.000 Daltons tế bào tổng hợp sau bị kích thích chất cảm ứng sinh interferon virus chất cảm ứng khác     Một số tính chất interferon: - Tính kháng nguyên yếu - Xuất sớm (vài ) sau kích thích chất cảm ứng -Tính chất chống virus interferon mang tính đặc hiệu lồi nhưngkhơng đặc hiệu với virus: Interferon tế bào lồi sinh có tác dụng ức chế nhân lên virus tế bào lồi (ví dụ có interferon sản xuất từ tế bào có nguồn gốc từ người có tác dụng bảo vệ cho người) Trái lại, interferon có phổ tác dụng rộng ức chế nhân lên nhiều loại virus khác với virus cảm ứng sinh interferon - Interferon không tác động trực tiếp lên virus kháng thể mà phản ứng ức chế nhân lên virus xảy bên tế bào  VII KHẢ NĂNG GÂY BỆNH  Virus có khả gây bệnh cho người Một virus gây nhiều hội chứng khác ngược lại hội chứng nhiều virus khác gây  Nhiễm trùng virus chia làm hai loại tùy theo thời gian cư trú virus thể: Tác động virus lên thể xảy thời gian ngắn  Loại bao gồm hai hình thái nhiễm virus sau đây:  - Nhiễm virus cấp tính: có đặc điểm thời gian ủ bệnh ngắn( từ vài ngày đến vài tuần lễ ) sau triệu chứng đặc trưng cho tác nhân gây bệnh phát triển Nhiễm virus cấp kết thúc khỏi hồn tồn, phần, tử vong.Trong trinh hồi phục virus bị thải trừ  - Nhiễm virus không biểu lộ: nhiễm virus khơng có triệu chứng, virus thể thời gian ngắn thải trừ nhanh Xác minh có virus thể nhờ phát hiệu giá kháng thể huyết       Tác động kéo dài virus thể Cả bốn hình thái nhiễm trùng loại có đặc điểm trạng thái mang virus kéo dài: - Nhiễm virus tồn dai dẵng: virus tồn dai dẵng khơng có triệu chứng có kèm theo thải virus mơi trường chung quanh Hình thái hình thành sau bình phục sức khỏe Nó đóng vai trị quan trọng dịch tể nguy trực tiếp gây nhiễm mơi trường Ví dụ bệnh viêm gan B - Nhiễm virus tiềm tàng: virus tồn dai dẵng, khơng có triệu chứng không thải virus môi trường xung quanh Trong nhiễm virus tiềm tàng virus dạng tiền virus, axit nucleic virus tích hợp vào gen tế bào chủ Trong vài trường hợp ảnh hưởng hay nhiều tác nhân chấn thương, stress, giảm miễn dịch, v.v , tiền virus hoạt hóa chuyển sang trạng thái nhân lên, gây bệnh cấp tính cho thể Ví dụ bệnh herpes - Nhiễm virus mạn tính: virus tồn dai dẵng có kèm theo vài triệu chứng lúc ban đầu, sau tổn thương bệnh lý tiếp tục phát triển khỏang thời gian dài Đặc điểm tiến triển nhiễm virus mạn tính có thời kỳ sức khỏe bệnh nhân lên, bệnh thuyên giảm, xen kẽ với nhữnhg giai đoạn bệnh bùng phát, kéo dài vài tháng có năm - Nhiễm virus chậm: hình thái tác động đặc biệt virus với thể có đặc điểm thời gian nung bệnh khơng có triệu chứng kéo dài nhiều tháng năm, phát triển chậm không ngừng tăng lên triệu chứng kết thúc tổn thương nặng tử vong  VIII NUÔI CẤY VIRUS  Virus động vật ni cấy hệ thống tế bào sống bao gồm động vật cảm thụ, phôi gà tế bào nuôi ống nghiệm (in vitro)  Động vật thí nghiệm cảm thụ  Trước kỹ thuật phôi gà nuôi cấy tế bào phát minh tiêm nhiễm động vật phương pháp để nuôi cấy virus Mỗi lồi virus có vài động vật cảm thụ riêng Ví dụ Arbovirus, động vật thí nghiệm cảm thụ thường sử dụng chuột nhắt trắng đẻ  Tùy theo lồi virus sử dụng động vật cảm thụ khác chuột nhắt bú, chuột nhắt, chuột lang, thỏ, khỉ đường gây nhiễm khác nhau: tiêm, uống, nhỏ mũi, mắt  Hiện động vật sử dụng để sản xuất vaccine phân lập số virus mà động vật thí nghiệm vật chủ nhạy cảm vật chủ chọn lưạ  2.Phôi gà  Thường dùng trứng gà ấp 9-12 ngày, lúc phơi tạo thành, khoang ối khoang niệu phát triển đầy đủ  Tùy theo mục đích : phân lập, thử nghiệm, sản xuất vaccine tùy theo lồi virus, tiêm nhiễm vào màng niệu đệm (virus đậu mùa, đậu vaccine, Herpesvirus),vào khoang ối (virus cúm, quai bị), vào khoang niệu (virus cúm, quai bị , virus Newcastle)  Nuôi cấy tế bào  Xử lý mô trypsin để tách rời tế bào ni tế bào ống nghiệm có chứa môi trường nuôi đặc biệt Tế bào phát triển thành lớp tế bào đặn bám vào mặt cuả ống nghiệm gọi nuôi cấy tế bào lớp  Các loại tế bào thường dùng nuôi cấy virus:  - Tế bào nguyên phát: tế bào có nguồn gốc từ mơ động vật, thực vật hay côn trùng nuôi cấy thành lớp tế bào ống nghiệm thường dùng để nuôi cấy phân lập virus Các tế bào nguyên phát có đặc điểm sử dụng lần, khơng thể cấy truyền nhiều lân Những mô thường dùng để sản xuất tế bào nguyên phát thận khỉ, thận bào thai người, thận chuột đồng, mô phôi gà v.v  - Tế bào thường trực: có nguồn gốc từ mô đông vật, thực vật hay côn trùng cấy truyền nhiều lần mà khơng bị thối hoá Các tế bào thường trực thường dùng tế bào Hela, Hep-2, Vero, C6 / 36,  - Tế bào lưỡng bội người: dòng tế bào bào thai người Dịng tế bào có hình thái bình thường, nhiễm sắc thể lưỡng bội có hình thể bình thường , cấy truyền nhiều lần (từ 40-100 lần), chúng không chứa virus tiềm tàng loại tế bào nguyên phát nuôi lần, thường sử dụng sản xuất vaccine sống ... vaccine tùy theo lồi virus, tiêm nhiễm vào màng niệu đệm (virus đậu mùa, đậu vaccine, Herpesvirus),vào khoang ối (virus cúm, quai bị), vào khoang niệu (virus cúm, quai bị , virus Newcastle) ... viêm gan B - Nhiễm virus tiềm tàng: virus tồn dai dẵng, khơng có triệu chứng khơng thải virus môi trường xung quanh Trong nhiễm virus tiềm tàng virus dạng tiền virus, axit nucleic virus tích hợp... lớn virus có hình thể định, đặc trưng cho loài virus Một số loại hình thể virus thường gặp: -Hình cầu : virus cúm, sởi, bại liệt -Hình khối đa diện : Adenovirus, Papovavirus -Hình que : virus